Komplexný sprievodca návrhom a konfiguráciou rezidenčných fotovoltických systémov

Rezidenčný fotovoltaický (PV)-skladovací systém pozostáva predovšetkým z fotovoltaických modulov, akumulátorov energie, akumulačných meničov, meracích zariadení a monitorovacích riadiacich systémov. Jeho cieľom je dosiahnuť energetickú sebestačnosť, znížiť náklady na energiu, znížiť emisie uhlíka a zlepšiť spoľahlivosť napájania. Konfigurácia rezidenčného fotovoltaického skladovacieho systému je komplexný proces, ktorý si vyžaduje starostlivé zváženie rôznych faktorov na zabezpečenie efektívnej a stabilnej prevádzky.

I. Prehľad rezidenčných fotovoltických systémov

Pred spustením nastavenia systému je nevyhnutné zmerať izolačný odpor jednosmerného prúdu medzi vstupnou svorkou FV poľa a uzemnením. Ak je odpor menší ako U…/30 mA (U… predstavuje maximálne výstupné napätie FV poľa), je potrebné vykonať dodatočné uzemnenie alebo izolačné opatrenia.

Medzi hlavné funkcie rezidenčných fotovoltaických systémov patria:

• Vlastná spotreba: Využívanie slnečnej energie na uspokojenie energetických požiadaviek domácnosti.
• Špičkové oholenie a vyplnenie údolia: Vyrovnávanie spotreby energie v rôznych časoch, aby sa ušetrili náklady na energiu.
• Záložné napájanie: Poskytuje spoľahlivú energiu počas výpadkov.
• Núdzové napájanie: Podpora kritických záťaží počas zlyhania siete.

Proces konfigurácie zahŕňa analýzu energetických potrieb užívateľa, návrh fotovoltických a akumulačných systémov, výber komponentov, prípravu inštalačných plánov a náčrt opatrení na prevádzku a údržbu.

II. Analýza a plánovanie dopytu

Analýza dopytu po energii

Dôležitá je podrobná analýza dopytu po energii, vrátane:

• Profilovanie zaťaženia: Identifikácia požiadaviek na napájanie rôznych spotrebičov.
• Denná spotreba: Určenie priemernej spotreby elektrickej energie počas dňa a noci.
• Ceny elektriny: Pochopenie tarifných štruktúr na optimalizáciu systému pre úsporu nákladov.

Prípadová štúdia

• Používateľský profil:
  • Celková pripojená záťaž: 8,2 kW
  • Kritická záťaž: 3,6 kW
  • Denná spotreba energie: 10 kWh
  • Spotreba energie v noci: 20 kWh
• Systémový plán:
  • Nainštalujte hybridný fotovoltaický úložný systém s dennou fotovoltaickou generáciou, ktorý spĺňa požiadavky na záťaž a ukladá prebytočnú energiu do batérií na nočné použitie. Sieť funguje ako doplnkový zdroj energie, keď FV a akumulácia sú nedostatočné.

• III. Konfigurácia systému a výber komponentov

  1. Návrh FV systému

  • Veľkosť systému: Na základe zaťaženia užívateľa 8,2 kW a dennej spotreby 30 kWh sa odporúča 12 kW FV pole. Toto pole dokáže generovať približne 36 kWh za deň na uspokojenie dopytu.
  • FV moduly: Využite 21 monokryštálových 580Wp modulov, dosahujúcich inštalovaný výkon 12,18 kWp. Zabezpečte optimálne usporiadanie pre maximálne vystavenie slnečnému žiareniu.

  Maximálny výkon Pmax [W]	575	580	585	590	595	600
  Optimálne prevádzkové napätie Vmp [V]	43,73	43,88	44.02	44,17	44,31	44,45
  Optimálny prevádzkový prúd Imp [A]	13.15	13.22	13.29	13.36	13,43	13,50
  Napätie otvoreného obvodu Voc [V]	52,30	52,50	52,70	52,90	53,10	53,30
  Skratový prúd Isc [A]	13,89	13,95	14.01	14.07	14.13	14.19
  Účinnosť modulu [%]	22.3	22.5	22.7	22.8	23.0	23.2
  Tolerancia výstupného výkonu	0~+3%
  Teplotný koeficient maximálneho výkonu [Pmax]	-0,29 %/℃
  Teplotný koeficient napätia naprázdno [Voc]	-0,25 %/℃
  Teplotný koeficient skratového prúdu [Isc]	0,045 %/℃
  Štandardné testovacie podmienky (STC): Intenzita svetla 1000W/m², teplota batérie 25℃, kvalita vzduchu 1,5

  2. Systém skladovania energie

  • Kapacita batérie: Nakonfigurujte 25,6 kWh lítium-železofosfátový (LiFePO4) akumulátorový systém. Táto kapacita zaisťuje dostatočnú zálohu pre kritické záťaže (3,6 kW) na približne 7 hodín počas výpadkov.
  • Moduly batérií: Využite modulárne, stohovateľné konštrukcie s krytím IP65 pre vnútorné/vonkajšie inštalácie. Každý modul má kapacitu 2,56 kWh, pričom 10 modulov tvorí kompletný systém.

  3. Výber meniča

  • Hybridný invertor: Použite 10 kW hybridný invertor s integrovanými funkciami správy fotovoltiky a úložiska. Medzi kľúčové vlastnosti patrí:
    • Maximálny FV príkon: 15 kW
    • Výkon: 10 kW pre prevádzku v sieti aj mimo nej
    • Krytie: IP65 s časom vypnutia siete <10 ms

  4. Výber FV kábla

  FV káble spájajú solárne moduly s invertorom alebo zlučovačom. Musia odolávať vysokým teplotám, UV žiareniu a vonkajším podmienkam.

  • EN 50618 H1Z2Z2-K:
    • Jednojadrový, dimenzovaný na 1,5 kV DC, s vynikajúcou odolnosťou voči UV žiareniu a poveternostným vplyvom.
  • TÜV PV1-F:
    • Flexibilné, nehorľavé, so širokým teplotným rozsahom (-40°C až +90°C).
  • UL 4703 PV drôt:
    • Dvojitá izolácia, ideálna pre strešné a pozemné systémy.
  • Plávajúci solárny kábel AD8:
    • Ponorné a vodeodolné, vhodné do vlhkého alebo vodného prostredia.
  • Solárny kábel s hliníkovým jadrom:
    • Ľahké a cenovo výhodné, používané vo veľkých inštaláciách.

  5. Výber kábla na ukladanie energie

  Úložné káble spájajú batérie s meničmi. Musia zvládnuť vysoké prúdy, poskytovať tepelnú stabilitu a udržiavať elektrickú integritu.

  • Káble UL10269 a UL11627:
    • Tenkostenná izolácia, spomaľujúca horenie a kompaktná.
  • XLPE izolované káble:
    • Vysoké napätie (až 1500V DC) a tepelná odolnosť.
  • Vysokonapäťové jednosmerné káble:
    • Určené na prepojenie batériových modulov a vysokonapäťových zberníc.

  Odporúčané špecifikácie káblov

  Typ kábla	Odporúčaný model	Aplikácia
  PV kábel	EN 50618 H1Z2Z2-K	Pripojenie FV modulov k striedaču.
  PV kábel	UL 4703 PV drôt	Strešné inštalácie vyžadujúce vysokú izoláciu.
  Kábel na ukladanie energie	UL 10269, UL 11627	Kompaktné pripojenia batérie.
  Tienený úložný kábel	EMI tienený kábel batérie	Zníženie rušenia v citlivých systémoch.
  Vysokonapäťový kábel	XLPE izolovaný kábel	Vysokoprúdové spojenia v batériových systémoch.
  Plávajúci FV kábel	Plávajúci solárny kábel AD8	Prostredie náchylné na vodu alebo vlhké prostredie.

IV. Systémová integrácia

Integrujte FV moduly, zásobníky energie a meniče do kompletného systému:

1. FV systém: Navrhnite rozloženie modulov a zaistite konštrukčnú bezpečnosť pomocou vhodných montážnych systémov.
2. Skladovanie energie: Nainštalujte modulárne batérie so správnou integráciou BMS (Battery Management System) pre monitorovanie v reálnom čase.
3. Hybridný invertor: Pripojte FV polia a batérie k meniču pre bezproblémovú správu energie.

V. Inštalácia a údržba

Inštalácia:

• Hodnotenie lokality: Skontrolujte strechy alebo pozemné plochy z hľadiska konštrukčnej kompatibility a vystavenia slnečnému žiareniu.
• Inštalácia zariadenia: Bezpečne namontujte FV moduly, batérie a meniče.
• Testovanie systému: Skontrolujte elektrické pripojenia a vykonajte funkčné testy.

Údržba:

• Rutinné kontroly: Skontrolujte káble, moduly a meniče, či nie sú opotrebované alebo poškodené.
• Upratovanie: Pravidelne čistite FV moduly, aby ste si zachovali účinnosť.
• Vzdialené monitorovanie: Použite softvérové ​​nástroje na sledovanie výkonu systému a optimalizáciu nastavení.

VI. Záver

Dobre navrhnutý rezidenčný fotovoltaický úložný systém prináša úspory energie, prínosy pre životné prostredie a spoľahlivosť napájania. Starostlivý výber komponentov, ako sú fotovoltaické moduly, akumulátory energie, meniče a káble, zaisťuje efektívnosť a životnosť systému. Pri správnom plánovaní,

inštalačné a údržbárske protokoly môžu majitelia domov maximalizovať výhody svojej investície.